激光原理与激光技术完整.pptVIP

相对起伏为：若激光器１相对于激光器２的稳定性很高，可以认为（参考频率），拍频频率值的变化主要是激光器２的频率漂移引起的。设两信号的差频为，下面求解ｔ时刻起，取样长度下频率相对起伏量：为差拍的周期为取样时间内的差拍周期数第31页，共50页，星期日，2025年，2月5日一批同型号的激光器频率稳定度和复现性是不同的，利用拍频方法可求出相对频率稳定度。首先求出共同参考波长，然后利用稳频系统锁定在参考中心。二、利用拍频技术测量的频率稳定性和复现性为取样时间内差频信号的频率以激光器１作为参考频率测出激光器２．３．．．等相对于１的拍频频率，如对２，取样Ｎ次，每次取样时间，则激光频率的双取样阿仑方差为：LASER1LASER2频率计频谱分析仪第32页，共50页，星期日，2025年，2月5日激光频率稳定度的双取样阿仑方差为：第33页，共50页，星期日，2025年，2月5日散粒噪声自发辐射噪声强度起伏相位起伏相位起伏§8.4自差拍干涉法测激光线宽第34页，共50页，星期日，2025年，2月5日两独立光束差拍干涉待测光光电接收、谱分析仪条件：频率有差值、相位不相干本底光缺点：本振（参考）光需更稳定、更窄线宽（需通过测量比较，复杂化）至少要两者相当第35页，共50页，星期日，2025年，2月5日第1页，共50页，星期日，2025年，2月5日频率复现性：对一台稳频激光器，不仅要看其稳定度，还要看它的复现性。在不同时间、地点、环境下稳定频率的偏差量与它们的平均频率比值称为频率复现性。如稳定度为表示为（可见光波段），。频率或波长随时间的变化，既表现为短期的抖动又表现为长期的漂移。因此观测时间不同测量结果不同。所以通常在稳定度后面标明取样时间。第2页，共50页，星期日，2025年，2月5日二、影响激光频率稳定的因素一般情况下，第二部分的频率牵引很小，因此，激光频率的稳定性主要取决于谐振腔谐振频率的稳定性。激光振荡频率决定于原子跃迁中心频率，谱线宽度，谐振腔谐振频率，谐振腔线宽。通常情况下有：，上式可简化为：第3页，共50页，星期日，2025年，2月5日故激光频率的稳定问题，归结为如何保持腔长及折射率稳定的问题。影响频率稳定的外界因素及被动稳频办法。1.温度变化的影响外界环境温度的变化或激光管工作变热，会使腔材料随着温度变化而伸缩。克服办法：采用热膨胀系数小的石英玻璃做激光管，殷钢材料做支架，并对整个激光器进行恒温控制。2.大气变化大气的温度、湿度、气压的起伏会导致大气折射率的起伏，从而使激光器的光学腔长发生变化。克服措施：外腔式激光器暴露在大气中的部分尽可能少。并减少空气流动（可密封）。3.机械振动外部环境中的各种机械振动会导致腔长的振动。克服措施：防震措施(气垫平台，密封)第4页，共50页，星期日，2025年，2月5日三、激光器主动稳频的方法实质是保持谐振腔光程长度的稳定性。主动稳频：选取一个稳定的频率参考标准，当外界影响使激光频率偏离标准频率时，采用光电子伺服系统鉴别出来并自动调节腔长，使激光频率回复到特定的标准频率上，达到稳频目的。主动稳频方法大致可分为两类：1.利用原子谱线中心频率作为鉴别器进行稳频，如兰姆凹陷稳频法；2.利用外界参考频率作为鉴别器进行稳频，如饱和吸收稳频。4.磁场地磁场及激光器周围电子仪器产生的磁场会引起腔体上殷钢材料的磁致伸缩，从而引起腔长变化。克服措施：磁屏蔽试验证明：采用被动稳频办法，激光器的长期频率稳定度可达量级，要进一步提高稳定度，就要采取主动稳频措施。第5页，共50页，星期日，2025年，2月5日对参考标准频率的要求：（１）谱线中心频率的稳定性和复现性要好。（２）线宽要窄。（３）有足够的信噪比。（４）谱线频率与受控激光器频率要匹配。§8.２稳频方法介绍一、